冻土工程 原著第2版PDF电子书下载

第1章 冻土 1

1.1 冻土支撑系统 1

1.1.1 冻结土墙 1

1.1.2 设计时应考虑的问题 2

1.2 季节冻土和多年冻土 3

1.2.1 寒区 3

1.2.2 地表以下温度 5

1.2.3 活动层 6

1.2.4 多年冻土 7

1.3 多年冻土区的地形特点 9

1.3.1 地下冰特征 9

1.3.2 成型土 12

1.4 工程考虑因素 13

1.4.1 冻结过程 13

1.4.2 冻土的融化 14

1.4.3 冻融作用 15

1.4.4 冻土的有利方面 15

1.4.5 冰作为一种建筑材料 16

讨论 18

第2章 物理和热学属性 19

2.1 冻土的组成和结构 19

2.1.1 土的类型 19

2.1.2 各相之间的关系 20

2.1.3 冰相 23

2.1.4 土颗粒大小及其粒径分布 24

2.1.5 黏性土的稠度 26

2.2 土的分类 27

2.2.1 标准土分类系统（USCS） 27

2.2.2 冻土分类 30

2.3 冰-水相之间的关系 33

2.3.1 冻土中的未冻结水 33

2.3.2 盐分对冻结的影响 35

2.4 土中冻融作用 36

2.4.1 冻融作用过程 37

2.4.2 土的冻融敏感性 38

2.4.3 冻胀力 44

2.4.4 冻融作用对于渗透性的影响 45

2.5 热学属性 46

2.5.1 热传导性 46

2.5.2 热容 52

2.5.3 热扩散性 53

2.5.4 熔化潜热 54

2.5.5 热膨胀（或收缩） 54

讨论 56

第3章 土中热流 58

3.1 地表的热传输 58

3.1.1 气候因素 58

3.1.2 冻结（或融化）指数 60

3.1.3 表面n-因子 62

3.2 季节性冻结（或融化） 63

3.2.1 修正Berggren方程 64

3.2.2 Stefan解 67

3.3 冻融保护和隔热 70

3.3.1 临界等温线 70

3.3.2 隔热属性及应用 71

3.4 冷却区（或加热区）下的温度 76

3.4.1 稳态热流 76

3.4.2 瞬态温度 83

3.4.3 周期性热流 83

3.5 热学分析：冻土支撑体系 86

3.5.1 单个冻结管 87

3.5.2 墙的形成 90

3.5.3 多排冻结管 92

讨论 92

第4章 冻结地基的融化特性 96

4.1 融化沉降 96

4.2 正融土的固结 100

4.2.1 融化固结 100

4.2.2 正融土中的残余应力 103

4.3 多层土系统中的融化固结 107

4.3.1 两层土问题 107

4.3.2 不连续冰层之上的可压缩土 109

讨论 113

第5章 冻土的力学属性 115

5.1 应力-应变-时间和强度特性 115

5.1.1 静压力对冻土特性的影响 115

5.1.2 剪应力对于冻土特性的影响 116

5.2 影响蠕变和强度的因素 117

5.2.1 常应力条件下的冻土蠕变 117

5.2.2 常应变率下的应力—应变特性 119

5.2.3 含冰量对于强度的影响 120

5.2.4 正压力对于强度的影响 121

5.2.5 应变率对于强度的影响 122

5.2.6 温度对强度的影响 123

5.2.7 低温的冻土特性 124

5.3 蠕变和强度数据的分析描述 126

5.3.1 一般蠕变方程 126

5.3.2 冻土的强度 131

5.3.3 Vyalov的蠕变和强度方程比较 133

5.3.4 正应力对蠕变和强度的影响 134

5.3.5 盐分对于冻土蠕变和强度的影响 137

5.4 单轴拉伸下的冻土特性 139

5.5 冻土的可塑性 140

5.6 冻土的可压缩性 142

5.7 冻结地基对于气候改变的敏感性 142

5.7.1 冻土强度对温度改变的敏感性 143

5.8 冻土蠕变及强度：试验数据的总结 145

讨论 148

第6章 冻土路基施工 150

6.1 设计中应考虑的问题 150

6.1.1 地基冻结法的应用 150

6.1.2 土体条件 152

6.1.3 地下水流动 153

6.1.4 地下水质量 153

6.1.5 土体位移 154

6.2 冻结方法及系统安装 156

6.2.1 主要设备和辅助泵循环冷却液 156

6.2.2 消耗性冷却液 157

6.2.3 冷却系统安装 158

6.3 冻结土墙的结构设计 160

6.3.1 曲线墙 161

6.3.2 直线墙及其相关组合 167

6.3.3 隧道 168

6.3.4 有限单元方法 169

6.4 监控要求 170

6.4.1 冷冻口的偏移量 170

6.4.2 温度 171

6.4.3 冻融边界位置和墙的厚度 174

6.5 其他施工考虑 174

6.5.1 暴露冻土的保护 174

6.5.2 依靠冻结土的混凝土浇筑 175

讨论 176

第7章 冻土中的基础 177

7.1 一般考虑 177

7.1.1 季节性冻土中的基础 177

7.1.2 多年冻土中的基础 179

7.2 浅基础 182

7.2.1 地基选择的方法 182

7.2.2 浅基础设计 185

7.2.3 承载能力 186

7.2.4 沉降需考虑的问题 189

7.3 桩基础 195

7.3.1 桩的类型 195

7.3.2 桩的设置 196

7.3.3 桩的回冻 198

7.3.4 轴向承载桩 201

7.3.5 横向受荷桩 214

7.3.6 锚固冻土 215

7.4 基础上的冻胀力 217

7.4.1 垂直表面上的切向力 218

7.4.2 桩的隆起取决于冻结作用 218

7.4.3 冻胀设计 224

7.5 运用地基隔热层进行基础的冻融保护 224

7.5.1 Slab-on-grade基础 225

7.5.2 有通风结构或地下室的基础 227

7.5.3 不加热建筑物的冻融保护 228

7.5.4 设计冻结指数 233

7.5.5 开放型基础 234

7.5.6 挡土墙和桥梁基础 235

7.5.7 挡土墙上的水平冰冻力 236

讨论 237

第8章 寒区土体的稳定性 239

8.1 多年冻土中滑坡：分类 239

8.2 正融多年冻土斜坡 240

8.2.1 低角度平面流动 240

8.2.2 滑动 243

8.3 冻结土斜坡 243

8.4 冻结斜坡的蠕变监测 245

8.4.1 倾斜仪的安装 245

8.4.2 典型结果 245

8.4.3 净下移量 246

8.5 斜坡稳固方法 248

8.5.1 建筑和设计技术 248

8.5.2 平面滑动的稳定性 248

8.5.3 切坡的稳定性 249

讨论 252

第9章 寒区的土方工程 253

9.1 现场需要考虑的问题 253

9.1.1 排水 253

9.1.2 热量以及冻融作用因素 255

9.1.3 地下条件 256

9.1.4 材料来源 256

9.2 挖掘和搬运 258

9.2.1 机械开挖 258

9.2.2 钻孔和爆破 263

9.2.3 冻土的融化 264

9.2.4 水力挖掘 268

9.3 现场设置 268

9.3.1 压密作用 268

9.3.2 在水中置放 270

9.4 多年冻土上的挡水堤 271

9.4.1 未冻结堤坝 271

9.4.2 冻结堤坝 272

9.4.3 保持冻结状态 273

9.4.4 热和稳定性考虑 273

9.5 堤坝的性能 274

9.5.1 冻胀 274

9.5.2 沉降 275

9.5.3 稳定性 276

9.5.4 人工岛 276

第10章 现场勘查 278

10.1 冻土取样 278

10.1.1 取样方法 279

10.1.2 样品保护 280

10.2 地温观测 281

10.2.1 温度传感器和量测设备 281

10.3 冻土的现场试验 282

10.3.1 现场测试方法 282

10.3.2 压力计试验 283

10.3.3 深部静力触探试验 293

10.3.4 其他现场测试 295

10.4 地球物理学方法 296

10.4.1 冻土中的地震波速度 297

10.4.2 冻土的电属性 298

10.4.3 地球物理技术在冻土中的应用 298

10.4.4 高频电流方法 302

10.4.5 多年冻土中钻孔探测 304

第11章 路面结构 307

11.1 季节冻融区 307

11.1.1 力学模型 307

11.1.2 限制路基冻融深度法 308

11.1.3 降低地基强度法 310

11.1.4 AASHTO准则法 311

11.1.5 基底层构成 313

11.1.6 路基施工准备 314

11.2 多年冻土区 316

11.2.1 融化保护 316

11.2.2 降低地基强度法 317

11.2.3 不敷路面道路 317

11.3 公路保温材料 318

11.3.1 设计要求 318

11.3.2 施工方法 319

11.3.3 差异冻结现象 321

11.3.4 地下管道 321

11.4 限制荷载 323

11.4.1 路面部分 323

11.4.2 何时施加 324

11.4.3 限制荷载的数量 326

11.4.4 限制荷载的持续时间 327

11.5 特殊问题 327

11.5.1 纵向裂缝 327

11.5.2 沥青混凝土路面的热学裂缝 328

11.5.3 薄膜囊盛土层 330

11.5.4 富冰的永久冻土 332

讨论 333

附录 334

附录A 注释 334

附录B SI单位 343

附录C 冻土试验室和现场测试 348

C.1 试验前土样的采取、存储与制样 348

C.2 单轴压缩试验 350

C.3 单轴拉伸试验 352

C.4 土孔隙水含盐度 354

C.5 热虹吸管 355

C.6 多年冻土中的桩载荷试验 359

C.7 冻土的水力传导率 363

参考文献 366